基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的專色油墨配色的研究

哈爾濱商業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：專業(yè)班級(jí)：印刷一班學(xué)號(hào)：學(xué)院：輕工學(xué)院二〇一五年六月十一日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書姓名：學(xué)院：輕功學(xué)院班級(jí)：1班專業(yè)：印刷工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的專色油墨配色的研究立題目的和意義：能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)進(jìn)行專色油墨配色。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)配色，不在單純的依靠人眼觀察和經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行配色。利用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)來(lái)輔助配色。隨著數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)各個(gè)學(xué)科的更新與發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷變革，配色的理論技術(shù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也在不斷的優(yōu)化。電子計(jì)算機(jī)不僅可以比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更準(zhǔn)確和迅速，而且由于其內(nèi)存的值數(shù)較大可儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)色度學(xué)理論可以對(duì)大量的顏色的數(shù)字值和油墨各個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，通過人和機(jī)器交流來(lái)配色，準(zhǔn)確度高，反映靈敏，將這種技術(shù)帶入印刷方面會(huì)來(lái)的更加實(shí)用和可靠，使印刷產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督和對(duì)色彩的調(diào)配與管理變得現(xiàn)代化，大大的提高了印刷時(shí)的速度和質(zhì)量。這種配色系統(tǒng)的配色準(zhǔn)確度很高、反映靈敏速度很快，不局限于單一的方式方便更改，而且操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行。技術(shù)要求與工作計(jì)劃：時(shí)間安排：指導(dǎo)教師要求：（簽字）年月日教研室主任意見：（簽字）年月日院長(zhǎng)意見：（簽字）年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)一、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）審閱評(píng)語(yǔ)二、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)：評(píng)閱人簽字：年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯評(píng)語(yǔ)三、答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：四、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)：專業(yè)答辯組負(fù)責(zé)人簽字：年月日五、答辯委員會(huì)主任單位：（簽章）答辯委員會(huì)主任職稱：答辯委員會(huì)主任簽字：年月日摘要本文主要是介紹是基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的專色配色研究。簡(jiǎn)單介紹了配色技術(shù)的發(fā)展史，和本課題的意義和目的。色彩方面具體介紹了三個(gè)屬性色度、明度、以及飽和度；三刺激值的概念及其作為參數(shù)來(lái)配色的方法；混合過程中運(yùn)用到加法和減法的混合；顏色空間具體介紹了RGB空間、CMYK空間、Lab空間、XYZ空間以及色差公式。專色配色的原理及方法。引入了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，具有精度高、時(shí)間短、更高效的優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)配色理論是以K-M理論和紐介堡方程為理論基礎(chǔ)，具體的介紹了計(jì)算機(jī)配色具體方法。關(guān)鍵詞：Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)；專色配色；計(jì)算機(jī)配色AbstractThisarticleistointroduceaspecialcolormatchingbasedonneuralnetworkalgorithm.Abriefhistoryofthedevelopmentofcolortechnology,andthistopicmeaningandpurpose.Huespecificallyintroducedthreeattributecolor,brightness,andsaturation;concepttristimulusvaluesandcolorofthemethodasaparameter;themixingprocessappliedtomixedadditionandsubtraction;specificallydescribetheRGBcolorspace,space,CMYKspace,Labspace,XYZcolorspaceandformulas.Designedprinciplesandmethodsofcolormatching.Itintroducedaneuralnetworkalgorithm,withhighaccuracy,shorttime,moreefficientadvantages.ComputertheoryandcolortheoryisbasedKMNeugebauerequationbasedonthetheorydescribesaspecificcomputercolormatchingspecificmethods.Keywords:Elmanneuralnetwork；Spotcolormatching；Computercolor-matching.目錄TOC\o"1-3"\h\u28826摘要 I8902Abstract II230851緒論 1285841.1概述 1194141.2配色技術(shù)的發(fā)展 2128941.3課題提出的目的和意義 3232321.3.1課題提出的目的 397541.3.2課題提出的意義 3115861.4研究的內(nèi)容與目標(biāo) 4307422膠印專色油墨配色的基本原理 5253132.1油墨調(diào)配的顏色機(jī)理 5153852.1.1色彩 5126322.1.2三刺激值 696812.1.3顏色混合 717822.1.4顏色空間 8138932.1.5色差 9176162.2專色油墨的呈色原理及其特性 9178482.3專色配色原理與方法 11306152.4配色方法 12219293Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 14276683.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 14132753.1.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的起源和發(fā)展 1493733.1.2Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其配色 14323893.1.3改進(jìn)的Elman網(wǎng)絡(luò) 1779254基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的油墨專色配色 19233234.1專色配色規(guī)律分析 1957554.1.1計(jì)算機(jī)配色的好處 20318254.1.2傳統(tǒng)專色油墨配色方法 2032284.1.3計(jì)算機(jī)專色油墨配色方法 20146634.2常用的計(jì)算機(jī)配色方法 21291384.2.1計(jì)算機(jī)配色軟件的基本組成如下圖所示 22181744.2.2計(jì)算機(jī)配色的理論基礎(chǔ)Kubelka-Munk理論與紐介堡方程 23234914.2.3配色流程 24282934.2.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的配色算法 25228475神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專色配色的應(yīng)用與發(fā)展 2611647結(jié)論 2715141參考文獻(xiàn) 2823540致謝 31 1緒論1.1概述隨著人們對(duì)印刷質(zhì)量的要求不斷提高，專色油墨印刷也變得越來(lái)越重要，結(jié)合計(jì)算機(jī)配色技術(shù)，人們不但對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有要求，產(chǎn)品的包裝效果也同樣重視。四色印刷工藝（傳統(tǒng)的）現(xiàn)已無(wú)法滿足人們要求，人們更青睞于專色印刷。比如產(chǎn)品包裝、裝修設(shè)計(jì)的印刷制品，平涂比網(wǎng)點(diǎn)交織來(lái)的更直接。因?yàn)閷Ｉ湍∷⒉蝗菀鬃龀鐾瑯拥哪?，所以它現(xiàn)在是一種防偽技術(shù)。對(duì)于某些包裝品，尤其是一些著名的大牌子，在色彩復(fù)制方面就很嚴(yán)格，消費(fèi)者用這個(gè)來(lái)辨別真?zhèn)蝺?yōu)劣。所以，配色工作變得越來(lái)越重要。在對(duì)印品進(jìn)行質(zhì)檢時(shí)，油墨的顏色就是印品質(zhì)量檢查過程中的重中之重。大多數(shù)的印刷廠中，具有特殊要求的色彩是沒有可以直接用于直接生產(chǎn)制造的油墨，都要對(duì)照樣板來(lái)配制獲得。在工廠里這項(xiàng)工作就被稱為調(diào)墨。專色就是指這種特殊的專用色彩。配色的理論基礎(chǔ)是顏色混和理論與色彩合成理論?，F(xiàn)代的配色工作由于引用了電腦技術(shù)，與此同時(shí)伴隨著各類軟件的開發(fā)，使配色技術(shù)走向完美化的趨勢(shì)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷創(chuàng)新與飛速的發(fā)展，配色技術(shù)日益更新，然而這中間的過程是漫長(zhǎng)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)和色度學(xué)的發(fā)展為其奠定了基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)配色技術(shù)特點(diǎn)[1]：（1）具有客觀的顏色判斷，排除了因觀察者光源觀測(cè)方法等條件的影響因素；（2）色差評(píng)價(jià)與顏色的遠(yuǎn)程傳遞；（3）染色是否具有牢度的客觀評(píng)價(jià)；（4）使誤差降低、減少人工成本。（5）能建立有效數(shù)據(jù)庫(kù)，為新的配方提供依據(jù)。正是由于計(jì)算機(jī)這些特點(diǎn)的存在，計(jì)算機(jī)配色技術(shù)才能發(fā)展壯大。由此，由于傳統(tǒng)印刷方式、條件、局域等各種因素的限制，從前無(wú)法解決的問題現(xiàn)在也可以完善。比如油墨的配色、顏色匹配問題如今都可利用計(jì)算機(jī)配色技術(shù)得到很好的解決。傳統(tǒng)的方法往往是通過配色者以往的技術(shù)、記憶、經(jīng)驗(yàn)，來(lái)對(duì)實(shí)驗(yàn)的的成功與否來(lái)進(jìn)行辨別。但是這種方法可以明顯知道誤差是很大的，人的感覺往往不是科學(xué)的研究根據(jù)。這樣的方法得到的往往都是顏色差別大、種類繁多、花費(fèi)的資金較高，大大的降低了效率，不具備準(zhǔn)確性的研究是沒有意義的。但是，由于科技工作者堅(jiān)持不懈的努力，持續(xù)堅(jiān)持探究顏色與色料之間的關(guān)系，最終終于研究出一套CIE（CommissionInternationalDeL’E’clairage）標(biāo)準(zhǔn)顏色體系。這種顏色體系中：顏色的混合特性由色度參數(shù)表示；具體代表那種顏色由數(shù)據(jù)光譜來(lái)表示；例如Kubelka-Munk等理論的光學(xué)模型來(lái)進(jìn)行顏色匹配的色料選擇。20世紀(jì)中期是計(jì)算機(jī)配色技術(shù)發(fā)展初期，其中顯著成就有：自動(dòng)分光的光度計(jì)、光譜三刺激值函數(shù)的建立等。50年代，配色理論伴隨著對(duì)應(yīng)儀器而產(chǎn)生，而對(duì)于顏色測(cè)量的配色可以說是沒有。60年代是電腦配色技術(shù)的興盛時(shí)期。1963年美國(guó)的氰胺與英國(guó)的ICI能夠給顧客供以配色選擇。正是這導(dǎo)致計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的大量產(chǎn)生。70年代，由于人們對(duì)于計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的過高估計(jì)，過于完美化了這種技術(shù)，從而產(chǎn)生較大的落差，導(dǎo)致計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的低潮。80年代后，計(jì)算機(jī)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了配色技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展，使之產(chǎn)生了幾百萬(wàn)乃至幾千萬(wàn)的配色系統(tǒng)。其中十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域就是配色技術(shù)在紡織印染中的應(yīng)用，幾乎是與計(jì)算機(jī)配色技術(shù)同時(shí)生成。1.2配色技術(shù)的發(fā)展這種技術(shù)是自40年代開始興起，1943年中，在美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)的論文中斯特恩與帕克例舉了每種染料單獨(dú)吸收光線的特性。在幾種染料共同吸收光線時(shí)可以獨(dú)立的產(chǎn)生作用。在論文中給出了當(dāng)出現(xiàn)倆組染料時(shí)，求解濃度要用到的數(shù)學(xué)函數(shù)。50年代是電腦測(cè)配色的萌芽期。在1958年在美國(guó)的舍溫·威拉母安裝了第一臺(tái)專用配色計(jì)算機(jī)，是由戴維遜和海門丁哲開發(fā)研制的。每種染料的1個(gè)單位濃度會(huì)吸收多少光線特性，由此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會(huì)記錄到磁卡中，使配色者方便查找。通常來(lái)說求出每種處方在印刷各類行業(yè)中,例如刷墻的涂料、各類油墨、紡織物的染料上色時(shí)，在這各類行業(yè)中都專門成立了從事電腦測(cè)配色的研究機(jī)構(gòu)。衣物的印染顏色是最早使用這種技術(shù)的，后期才逐步發(fā)展到油墨、油漆。后期范圍迅速的擴(kuò)大了，CIE與美國(guó)哈代聯(lián)合制造了具有自動(dòng)記錄和測(cè)色功能的分光光度計(jì)。使物體的顏色不再局限于人眼可與有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)用儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)量；發(fā)展到60年代，就已經(jīng)可以了用計(jì)算機(jī)為客戶做配色的功能，并推出自己研究的配色系統(tǒng)[2-3]。但是自從進(jìn)入70年代，由于人們對(duì)于計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的過高期望，以為計(jì)算機(jī)就是應(yīng)該按照人們心中所想完全達(dá)到，然而染色過程的復(fù)雜條件，使電腦的配色成效與人們理想值差距過大，使人們不再對(duì)機(jī)器配色信任，所以配色技術(shù)第一次產(chǎn)生了滑坡出現(xiàn)了配色歷史上的一次曲折。到80年代后，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展再次帶動(dòng)了電腦配色技術(shù)的又一次興起。在工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，只要是需要上色的產(chǎn)業(yè)都已經(jīng)開始利用電腦測(cè)配色技術(shù)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行研究、制造、和銷售，而且普及率相當(dāng)高。后來(lái)，我們國(guó)家接連配備了不同類型的配色系統(tǒng)。但是由于國(guó)外配色軟件的研究制造主要是以歐美加工業(yè)的特點(diǎn)為依據(jù)，他們對(duì)顏色所屬行業(yè)行情的了解與國(guó)內(nèi)不同，因此從實(shí)際應(yīng)用的效果看，很多配色系統(tǒng)實(shí)際上并沒有取得明顯的效益。我國(guó)許多用色的單位和部門只是用了計(jì)算機(jī)測(cè)配色系統(tǒng)，一般不從事研究，因此還大大沒有適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的實(shí)際需要[4]。直到80年代，我國(guó)才開始擁有自己的電子配色研究系統(tǒng)，最為出名的就是沈陽(yáng)化工研究院。它從1984年才進(jìn)行研究，我國(guó)第一次的思維士配色中文軟件就是由他們研發(fā)與制造[5]。它的有點(diǎn)包括：價(jià)格相對(duì)的較低，在企業(yè)的投入成本計(jì)算方面占有優(yōu)勢(shì)，目前已在毛紡、油墨、印染等與著色有關(guān)的行業(yè)大量采用，并且被許多廠家所采購(gòu)使用。另外，由西安理工大學(xué)研發(fā)，計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)的密度電腦配色與彩色密度計(jì)系統(tǒng)也已經(jīng)加入了配色研究使用中[6]。這個(gè)系統(tǒng)不僅能測(cè)色，并且能配色，美中不足就是人的視覺特性不能在這個(gè)系統(tǒng)中得到很好的反映?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)配色技術(shù)在硬件上的取得的最新的成果：由于微電腦技術(shù)的快速發(fā)展它的性能已經(jīng)可以達(dá)到家庭使用的地步.現(xiàn)在配色系統(tǒng)大部分采用高性能的時(shí)鐘為133MHZ的Pentium的微處理器,再配上內(nèi)存16M和比較大容量的外存儲(chǔ)器,使配色工作更為方便.如果您在異國(guó)彼岸上,可以通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接兩臺(tái)配色系統(tǒng),隨時(shí)可以傳遞配方信息.由于計(jì)算機(jī)顯示器制造技術(shù)的提高,再加上高性能大內(nèi)存顯示卡的開發(fā),使得測(cè)色的標(biāo)樣和配方待染樣品的顏色可同時(shí)在熒屏上形象地顯示出來(lái).有關(guān)顏色方面標(biāo)準(zhǔn)的傳遞問題,現(xiàn)在的電腦技術(shù)也可以達(dá)到要求。1.3課題提出的目的和意義1.3.1課題提出的目的能夠利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)進(jìn)行專色油墨配色。利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法來(lái)配色，不在單純的依靠人眼觀察和經(jīng)驗(yàn)方法來(lái)進(jìn)行配色。利用計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)來(lái)輔助配色。1.3.2課題提出的意義隨著數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)各個(gè)學(xué)科的更新與發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷變革，配色的理論技術(shù)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)也在不斷的優(yōu)化。電子計(jì)算機(jī)不僅可以比傳統(tǒng)的計(jì)算方法更準(zhǔn)確和迅速，而且由于其內(nèi)存的值數(shù)較大可儲(chǔ)存大量的數(shù)據(jù)，根據(jù)色度學(xué)理論可以對(duì)大量的顏色的數(shù)字值和油墨各個(gè)方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和處理，通過人和機(jī)器交流來(lái)配色，準(zhǔn)確度高，反映靈敏，將這種技術(shù)帶入印刷方面會(huì)來(lái)的更加實(shí)用和可靠，使印刷產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督和對(duì)色彩的調(diào)配與管理變得現(xiàn)代化，大大的提高了印刷時(shí)的速度和質(zhì)量。這種配色系統(tǒng)的配色準(zhǔn)確度很高、反映靈敏速度很快，不局限于單一的方式方便更改，而且操作起來(lái)簡(jiǎn)單易行。1.4研究的內(nèi)容與目標(biāo)理論方面：從顏色配色理論和油墨的各種配色條件著手，深入剖析深色的顏色組成。依據(jù)色彩飽和度的原則從K＋E色譜中選出基礎(chǔ)數(shù)據(jù)建立起數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)專色配色理論，先是在二維空間研究是否行的通，防止在三維或者四維顏色空間計(jì)算方法的復(fù)雜和不必要的問題。從顏色的色相和主波長(zhǎng)的方面來(lái)進(jìn)行分析同色異譜，作為配色算法設(shè)計(jì)的指導(dǎo)。這項(xiàng)研究成果的成果會(huì)對(duì)未來(lái)的顏色生產(chǎn)方面和實(shí)際的生活方面都有非常重要的意義。為能準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)專色的呈色原理提供了方法，計(jì)算機(jī)配色理論也開辟了新方法，主要是在誤差分析方面提供了便捷方法。在印刷科技中奠定了基礎(chǔ)和大力推動(dòng)的積極向上的作用。配色軟件中獲得數(shù)據(jù)比傳統(tǒng)方式更衛(wèi)生、節(jié)省能源、對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用，大大的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。將配色軟件應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)生活中去，良好精致產(chǎn)品的顏色方面質(zhì)量有保障，對(duì)產(chǎn)品的統(tǒng)一管理起到良好的作用，供給人們需要的生活環(huán)境，大大提高了人們的生活質(zhì)量水平。2膠印專色油墨配色的基本原理我國(guó)在最初涉獵油墨是在清朝，在北京由印刷紙幣開始，由于當(dāng)時(shí)的閉關(guān)鎖國(guó)很多技術(shù)都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)外需要的油墨都必須靠進(jìn)口才能獲得。新中國(guó)成立前時(shí)，我國(guó)只有很少的生產(chǎn)油墨的工廠并且都是小型工廠，技術(shù)落后，設(shè)備不夠先進(jìn)，因此生產(chǎn)的油墨都是質(zhì)量很差，多種多樣，而且當(dāng)時(shí)還引進(jìn)市場(chǎng)舶來(lái)品，它的油墨更物美價(jià)廉，因此當(dāng)時(shí)的油墨工業(yè)很不景氣。新中國(guó)成立后，我國(guó)在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)也帶動(dòng)了工業(yè)化的發(fā)展，油墨工業(yè)也在飛速發(fā)展。油墨工業(yè)不僅僅在產(chǎn)量是大量的增長(zhǎng)，逐漸增有新的品種走入人們的視野，改善了我國(guó)油墨工業(yè)的缺失。而現(xiàn)在我國(guó)不只是能夠生產(chǎn)各行各業(yè)所需要的油墨，而且形成了以生產(chǎn)高級(jí)顏料、煉油、合成樹脂為體系的油墨工業(yè)生產(chǎn)鏈條。2.1油墨調(diào)配的顏色機(jī)理2.1.1色彩油墨所能夠顯示出的顏色主要是取決于顏料和染料，當(dāng)光照射到印品表面時(shí)，顏料或染料就會(huì)顯示出一定的色彩。色彩不僅能夠給人們帶來(lái)視覺感受還能夠傳遞信息，與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)。彩色是反映白黑系列以外的各種顏色，大致區(qū)別為黃、紅、青、綠、紫等各具特性的幾個(gè)種類，彩色有三種屬性，即色相、明度和飽和度。它們分別從三個(gè)不同的側(cè)面反映了色彩基本特征[9]。（1）色度（H）又稱為色別、色調(diào)，具體指的就是顏色的外貌外觀。它是用來(lái)區(qū)分顏色與顏色最主要的特征。例如：藍(lán)、綠、紅等等。由于色度是連續(xù)的變化便可形成一個(gè)色相環(huán),色度是彩色彼此相互區(qū)分的特征[10]。在可見光譜中由于不同的波長(zhǎng)就會(huì)反饋出不一樣的色別，即紅橙黃綠藍(lán)等。光源的色度是由人眼對(duì)輻射光譜的感覺；物體的色度決定于光源的光譜組成和物體表面所反射的各波長(zhǎng)輻射的比例對(duì)視覺所產(chǎn)生的感覺。（2）明度(V)也稱為“亮度”它是表示顏色明暗程度深淺大小的特征量明度是視覺對(duì)物體明亮程度的反饋。當(dāng)彩光的亮度越大時(shí)，人眼就會(huì)越覺得明亮，也就代表明度越高。當(dāng)光照射到彩色物體的表面時(shí)反射率越大時(shí)明度也越高。明度是人眼對(duì)明亮程度的感覺，用白黑系列對(duì)明度模擬一下，白黑系列指的是顏色由白色經(jīng)過淺灰到中灰再到深灰直到黑色的顏色系列，白色和黑色是這個(gè)系列的二個(gè)極端[10]。明度是色彩的三個(gè)屬性中最有代表性的，它可以不一定要色相的特征而通過灰、白、黑三者的關(guān)系而單獨(dú)呈現(xiàn)出來(lái)[10]。只要有色彩產(chǎn)生明暗程度也是一起發(fā)生。越是鮮艷的顏色明度一般是適中的。若是加入無(wú)彩色成分，那么原本鮮艷的色彩就會(huì)產(chǎn)生非常敏感的變化。黑色物體對(duì)所有波長(zhǎng)的色光能完全的吸收，反射率為0，反射率越高，物體越趨近白色，明度越高。反之，折射率越低時(shí)，明度越低，物體趨近黑色。因此物體的明度與鮮艷程度是成正比的。（3）飽和度(C)又稱純度、彩度或艷度，飽和度是指色彩的純度，是指彩色的純潔性，也成為純度或色度[11]?？梢姽庾V的各種單色光是最飽和的彩色，當(dāng)光譜單色光摻入白光成分越多時(shí)，就越不飽和。對(duì)于非彩色（白黑系列），只會(huì)在明度上有差別另外二種屬性沒有差別。每種顏色對(duì)應(yīng)于某一波長(zhǎng)或某一波段，單一波長(zhǎng)的光叫單色光，單色光是彩度最高的顏色，當(dāng)單色光中摻入白色光顏色后，它的飽和度便會(huì)下降了?？梢姽庾V中單色光就是最飽和的色彩，其中摻入的白光越多，就越不飽和。色彩共有彩色和非色彩二種。非彩色是由白色逐步趨進(jìn)淺灰色-中灰色-深灰色，直到黑色。純白是是指理想狀態(tài)下能完全反射的色彩在實(shí)際生活中是不存在的，它代表對(duì)光的反射率是100%.純黑表示理想狀態(tài)下不會(huì)進(jìn)行反射的色彩，它對(duì)光的反射率為0。各種因素的原因迄今為止還沒有發(fā)現(xiàn)純白或純黑的物體。一般來(lái)說，當(dāng)物體對(duì)可見光譜波長(zhǎng)的反射率在80%-90%時(shí)，那么該物體在人眼所呈現(xiàn)的就是黑色，明度是極低的。由于明度是人眼對(duì)明亮的感覺，會(huì)受經(jīng)驗(yàn)的影響不是很準(zhǔn)確。通常來(lái)說，亮度會(huì)影響明度，光源的亮度與人眼成正比。2.1.2三刺激值色度學(xué)系統(tǒng)中顏色的三刺激值指的是在顏色混合匹配的實(shí)驗(yàn)中，與待測(cè)色達(dá)到色匹配時(shí)，所需要的三原色數(shù)量，稱為三刺激值[11]。表示顏色時(shí)可以選用三原色光的刺激值來(lái)表示，每種顏色與一組三刺激值相對(duì)應(yīng)。若要說倆種顏色相同必須是滿足倆組顏色的刺激值相同才可以。CIE（CommissionInternationalDeL’E’clairage）色度學(xué)系統(tǒng)就是用三刺激值來(lái)表示顏色的[12]。使用方法就是盡量是讓樣品與標(biāo)準(zhǔn)之間的差距達(dá)到最小。優(yōu)點(diǎn)：在固定光源的照射下產(chǎn)生的色差為0；但是，三刺激值配色法是有條件限制的：必須光源和標(biāo)準(zhǔn)觀察者兩個(gè)條件都相同，只要一個(gè)不同就會(huì)產(chǎn)生色差，目前很多客戶要求在兩個(gè)光源甚至三個(gè)光源下達(dá)到等色[43-44]。因此，三刺激值配色法存在一定缺陷。缺點(diǎn)：但是換了光源的情況下照射會(huì)產(chǎn)生較大的色差。因此三刺激值配色方法是迄今為止最適合用于配色的方法。三刺激值配色的方法就是以同色異譜理論為基礎(chǔ)，根據(jù)這個(gè)理論，光譜曲線中的不一樣的色光就會(huì)顯示出不一樣的顏色。在不考慮倆種顏色的光譜組成的情況下，若是倆種顏色在人眼的顯示中相同，就說這倆種顏色是一樣的可相互替代。由CIE標(biāo)準(zhǔn)色度學(xué)理論，我們可以用光譜三刺激值X、Y、Z值表示自然界的所有物體，計(jì)算機(jī)自動(dòng)配色也是基于同色異譜理論，即：若兩個(gè)色樣的三刺激值X，Y，Z分別相等則二者可視為等色[43]。配色系統(tǒng)可利用CIELab色差公式（2-1）：總色差；：明度差異；：紅綠差異；：黃藍(lán)差異。下面會(huì)具體介紹色差。需要注意的是：當(dāng)求標(biāo)準(zhǔn)色樣與樣品之間的色差時(shí)，要是采用三刺激值配色的方法是有條件的，需要標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者的色覺和一定的光源照明。具體來(lái)說就是：要想沒有誤差，光源種類相同，色度觀察的人是同一個(gè)人，使用儀器相同采用三刺激值的計(jì)算機(jī)配色法就是把要配色的樣品在特定光源下的顏色用數(shù)據(jù)表示，計(jì)算色樣三刺激值與基礎(chǔ)油墨的濃度之間的數(shù)學(xué)公式，判斷配方是否符合要求用色差來(lái)判斷。當(dāng)光照射在不透明的印刷品上時(shí)，色料對(duì)光譜的反射和選擇性吸收，會(huì)產(chǎn)生不同的顏色效果。一般而言，色料的濃度越高，其吸收性越強(qiáng)，反射的光就越少。所以，色料的濃度與反射率之間對(duì)應(yīng)如下關(guān)系：（2-2）其中：ρ——反射率C——染料的濃度向量某個(gè)物體具體是哪種顏色要用數(shù)據(jù)三刺激值數(shù)據(jù)來(lái)表達(dá)。物體顏色的三刺激值X、Y、Z與物體對(duì)光的反射率之間存在下面的關(guān)系：由以上倆個(gè)式子可知印刷品顏色的三刺激值與濃度之間存在以下關(guān)系：XYZ=g(C)（2-3）其中，調(diào)整因數(shù)K為常數(shù)；——標(biāo)準(zhǔn)色度觀察者光譜三刺激值；——標(biāo)準(zhǔn)照明體的相對(duì)光譜功率分布；——物體的反射率；由以上倆式子可知印刷品顏色的三刺激值與濃度之間存在以下關(guān)系：（2-4）2.1.3顏色混合三原色光：任何倆種色光的混合都不能得到另外一種色光，也就是說：這三種色光相互之間是獨(dú)立的。由于這個(gè)原因，我們將紅、綠、藍(lán)光稱為色光三原色。倆束不一樣的光疊加時(shí)就會(huì)得到一種新的色光，性質(zhì)完全不同于原來(lái)的色光。混合后色光的能量值總和等于混合中的每個(gè)色光的能量值疊加。色光與亮度是同步的，當(dāng)混合色光的能量變大，因而其亮度也增加。同理顏料混合也是一樣的原理。減法混合：當(dāng)在白光中減去一種或幾種單色光產(chǎn)生了另外一種色光，稱為減色法。加法混合：若想得到白光只需要將三原色光等量混合，任意三原色光的二個(gè)色光相加也可以分別得出青、品紅、黃三種色光[11]。2.1.4顏色空間概念：用代表顏色的基本參數(shù)來(lái)記錄與描述顏色。意義：是用組合或者一、二、三、四維空間代表顏色值[14]。色彩系統(tǒng)中，不一樣的設(shè)備用不一樣的顏色空間來(lái)產(chǎn)生顏色，所以不同設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換過程與顏色匹配就要了解各各顏色空間。（1）RGB顏色空間用綠(G)、紅(R)、藍(lán)(B)三種原色按任意比例混合可以得到任何顏色。紅綠藍(lán)光同樣量混合就能夠得到白光就是例子。所以，紅綠藍(lán)三原色模式是加色過程。顏色空間利用這三種基色作為基礎(chǔ)，不一樣的程度的相加一起就會(huì)產(chǎn)生各種顏色。這也是計(jì)算機(jī)的顯色原理。設(shè)備就是通過吸收光線或發(fā)射光線再現(xiàn)色彩[14]。它常用于多媒體、網(wǎng)友設(shè)計(jì)與視頻等。（2）CMYK顏色空間在印刷工業(yè)領(lǐng)域，一般是用不一樣顏色的油墨以不一樣的網(wǎng)點(diǎn)面積覆蓋率的疊加印刷來(lái)完成。但在實(shí)際印刷時(shí)色料（Y、M、C三原色）不能組成所有的色彩，特別是暗調(diào)區(qū)不能達(dá)到理想狀態(tài)，所以一般情況下要加黑色版的方法進(jìn)行彌補(bǔ)，這就形成了品紅(M)、青(C)、黑(K)黃(Y)、四色印刷[11]。所以CYMK空間也是設(shè)備的顏色空間。CMYK四色印刷色域沒有專色油墨印刷時(shí)的色域?qū)?，?dāng)需要印刷四色印刷可見光外的顏色時(shí)，就要用專色油墨印刷。四色印刷時(shí)油墨的密度在1.6附近徘徊，比原稿的密度要小得多。如果出現(xiàn)油墨印刷密度不足時(shí)，可以在四色基礎(chǔ)上在印上二次色，但是同時(shí)要保證色板在使提升濃度的時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生色彩干擾及錯(cuò)網(wǎng)[8]。（3）Lab顏色空間顏色空間使用最為廣泛的就是CIELab色彩空間。截止到今天它的色域最寬。Lab色彩空間與其他CIE顏色模型一樣，設(shè)備不同不會(huì)影響顏色，它的每一組顏色值對(duì)應(yīng)一種與設(shè)備無(wú)關(guān)的確定的色彩[13]。所以，它是一種具有“不需要依靠設(shè)備”的顏色模式。意思是說，不管使用哪種設(shè)備，打印機(jī)或者顯示器，CIELab的顏色都不改變。（4）XYZ顏色空間在1931年，國(guó)際照明委員會(huì)建立了CIEXYZ顏色空間CIERGB系統(tǒng)的三刺激值是從實(shí)驗(yàn)中得來(lái)，在標(biāo)定原色時(shí)就會(huì)出現(xiàn)負(fù)值，不方便計(jì)算、理解，所以選擇了三個(gè)假想的原色——綠原色光（Y）、紅原色光（X）、藍(lán)原色光（Z）。由于XYZ所形成的虛線三角形包含了整個(gè)光譜色在內(nèi)，所以XYZ系統(tǒng)的色度坐標(biāo)值和三刺激值都不出現(xiàn)負(fù)值，如圖2.l。圖2.1XYZ三維顏色空間2.1.5色差色差是把人們?cè)谝曈X上顏色的差異具體的用數(shù)值標(biāo)示出來(lái)[9]。顏色的差別主要是指飽和度和色相。在科研領(lǐng)域和實(shí)際生活，人們很難客觀的評(píng)價(jià)兩個(gè)顏色之間的差別。由于CIE、LAB均勻色空間是所以空間中均勻性最好的，并且是對(duì)物體表面顏色做為研究對(duì)象，所以適用于印刷色的側(cè)色?，F(xiàn)代色度學(xué)采用CIE(國(guó)際照明委員會(huì))規(guī)定的一系列顏色測(cè)定和計(jì)算方法來(lái)表示各種顏色的性質(zhì)，稱為CIE標(biāo)準(zhǔn)色度差[12]。該系統(tǒng)目前被廣泛的應(yīng)用，并被稱為善比較精確的顏色表示法。（2-5）其中，公式中——總色差；——明度差；——飽和度差；當(dāng)求解樣品的總色差變成分別求解明度差、飽和度差、和色相差[15]，相對(duì)容易這就是色差公式的優(yōu)點(diǎn)。CIE1976空間和色差公式的計(jì)算方法如下：（2-6）（2-7）（2-8）上式中，X、Y、Z分別代表樣品顏色的三刺激值，Y0Z0X0分別表示CIE標(biāo)準(zhǔn)照明體的三刺激值，是個(gè)常數(shù)值。2.2專色油墨的呈色原理及其特性自然界的色彩是無(wú)窮無(wú)盡的。為了能夠展現(xiàn)這些彩色，印刷工業(yè)一般用CMYK油墨進(jìn)行疊印的方法。但是，由于印刷條件的原因，有些顏色的復(fù)制不是很好。所以就要對(duì)油墨進(jìn)行調(diào)配，從而獲得想要的顏色，這就是人們常常說的配色。就是按原稿的標(biāo)準(zhǔn)顏色，盡可能使用擁有的輔助劑彩色墨調(diào)配出的專用顏色的油墨就是專色墨。就是一種預(yù)先調(diào)配好的特定的彩色油墨，用來(lái)補(bǔ)充或者替代四色印刷的疊印色彩，如熒光色、金銀色、古銅色墨等[16]。專色油墨的調(diào)配是以色料減法為理論基礎(chǔ)的。專色油墨是指預(yù)先混合好的特定彩色油墨，如熒光黃色、珍珠藍(lán)色、金屬金銀色油墨等，它不是靠CMYK四色混合出來(lái)的[16]。CMYK四色印刷油墨的色域小于可見光，而專色油墨的色域比四色印刷的色域要寬，所以很多四色印刷不能展現(xiàn)的顏色可采用專色印刷。但是四色印刷不能用到金色和銀色上，專色油墨印刷可以完成，印刷時(shí)要用到金墨和銀墨，膠片也應(yīng)該單獨(dú)的一張專色膠片，單獨(dú)曬版。專色油墨印刷的呈色原理與四色油墨印刷網(wǎng)點(diǎn)并列的情況是不一樣的，也不和四色油墨疊印的原理不一樣。專色印刷有以下特點(diǎn)：（1）CMYK四色印刷油墨的色域與可見光色域相比有明顯的不足,而專色油墨的色域比CMYK四色印刷油墨的色域要寬,因此可以體現(xiàn)CMYK四色印刷油墨以外的顏色[21]。（2）能夠彌補(bǔ)印刷技術(shù)的不足，由于印刷過程中各個(gè)工序的誤差、設(shè)備維護(hù)、作業(yè)環(huán)境、人為疏漏與機(jī)械性磨損等問題,造成在印小網(wǎng)點(diǎn)時(shí)，很難得到平整均勻的網(wǎng)點(diǎn)色彩，這時(shí)候若改用同樣顏色的滿版套色（即專色實(shí)地）取代小網(wǎng)點(diǎn)來(lái)印刷，就能較容易地得到平整的大面積色塊[21]。另外，有時(shí)為了能清楚地表現(xiàn)精細(xì)圖文，如較細(xì)筆畫的混合色圖文或反白線條等，也常采用專色處理，以求精細(xì)線劃能表現(xiàn)得足夠?qū)嵲诤图?xì)膩[21]。（3）熒光色和金屬色等四色印刷無(wú)法表現(xiàn)的特別顏色及效果專色可以表現(xiàn)[21]。專色油墨的墨層基本上是半透明狀態(tài)。當(dāng)光照到油墨上時(shí)，會(huì)有光線透過了墨層照到承印物表面，因此當(dāng)建立專色油墨呈色模型時(shí)就要考慮承印物與墨膜系統(tǒng)。專色油墨呈色型見下圖2.2，該圖可看出此系統(tǒng)對(duì)光線有四種作用。A代表鏡面反射，當(dāng)墨膜光澤度越高時(shí)，這種現(xiàn)象反映越強(qiáng)烈。B代表墨膜顏料顆粒的漫反射，人眼能看到的光線就是這個(gè)漫反射C代表發(fā)生在底層承印物的漫反射，這束光線經(jīng)過墨膜到達(dá)人眼，在人眼中與顏料顆粒漫反射光線混合，墨層的顏色發(fā)生改變[17]。D代表墨膜對(duì)光線的透射作用，光線穿過油墨連接料進(jìn)行透射，這個(gè)是最重要的環(huán)節(jié)，只有光線從顏料顆粒的空隙穿過，B和C的作用才能產(chǎn)生[17]。此模型大部分適用于專色油墨。圖2.2專色油墨呈色模型根據(jù)專色油墨的呈色原理可得到三原色油墨混合顏色規(guī)律如表2.1：表2.1三原色油墨顏色變化規(guī)律表顏色種類混合比例附加油墨調(diào)配的色相三原色等比例混合黑色（近似）三原色等比例混合不同比例白墨不同階調(diào)的淺灰色三原色不同比例混合各種不同色相的復(fù)色兩原色等比例混合標(biāo)準(zhǔn)間色兩原色黑色油墨各種不同色相的間色任意顏色黑色油墨顏色色相變暗任意顏色顏色飽和度相對(duì)降低專色油墨可用CMYK四色油墨提前配色，不是必須用三原色油墨，有些專色是超出色域的色彩，比如金色、熒光色、銀色并不能由CMYK四色墨配制。正是因?yàn)槊糠N專色固有色相，所以才能保證顏色的準(zhǔn)確性。多數(shù)專色油墨是非透明的，具有覆蓋性質(zhì)的油墨，并不是絕對(duì)都是這樣，也有透明性的專色油墨,例如漆色與純色就是透明性的。印刷過程中專色油墨都有其固有的色版。2.3專色配色原理與方法配色，是指根據(jù)印刷工藝要求和原稿顏色需要，盡量少用彩色油墨加上輔助劑，按照對(duì)應(yīng)的比例配制出滿足需求的專用色。其基本原理是用色料調(diào)和的方式以顏色混合理論為基礎(chǔ)，得到同色異譜色效果[15,16]。根據(jù)顏色混合理論可知，采用三原色以特定比例可以混合出任意顏色，專色油墨主要指淺色油墨和深色油墨，用三種原色油墨調(diào)配出所要的深色油墨不需要加入沖淡劑；向深色油墨中加入沖淡劑即可制的淡色油墨，即可獲得原稿標(biāo)準(zhǔn)色樣的同色異譜色[14-16]。（1）深色油墨的調(diào)配程序：①首先對(duì)專色油墨的樣品進(jìn)行分析，對(duì)照色譜找出與它最貼近的顏色，根據(jù)色譜上的貼近的顏色來(lái)調(diào)配比例來(lái)大致判斷出需要多少輔色墨（少）與主色墨（多）；②首先要少量的調(diào)配，然后在主色墨中逐量加入輔色墨，每次的調(diào)配比例要記住，調(diào)配均勻后在進(jìn)行對(duì)比，按照差別來(lái)進(jìn)行調(diào)配，直到調(diào)配的專色與樣品專色的色相一致；③油墨量的大小要根據(jù)印品量的多少來(lái)確定。大量進(jìn)行專色油墨調(diào)配的時(shí)候要記錄清楚主色墨和輔色墨的比例大小、調(diào)墨油和其他助劑的比例、生產(chǎn)油墨廠家、油墨的型號(hào)、數(shù)量等。調(diào)配出的深色油墨色相偏向于比例大的油墨，而明度和飽和度取決于比例小的油墨用量和黑墨用量。（2）淺色油墨的調(diào)配程序：只要是需加入白色油墨或者沖淡劑進(jìn)行的專色油墨調(diào)配統(tǒng)稱為淺色油墨調(diào)配。淺色油墨的調(diào)配程序?yàn)椋孩僬{(diào)配人根據(jù)所配的淺色墨的樣品與色譜上相近的色樣進(jìn)行比較和分析，按照色標(biāo)上類似的色樣的原色墨和沖淡劑的百分比，大致確定所需的原色墨的大??；②在沖淡劑漸漸加入原色墨，每次加入時(shí)都要和樣品對(duì)比，同時(shí)要記住加入的原色墨和沖淡劑的數(shù)量；③當(dāng)配制墨樣和所需的一致時(shí)，就可以大量的配制了。調(diào)配結(jié)束后要記錄原色墨與沖淡劑的比例、助劑用量、油墨型號(hào)等。與深色油墨的調(diào)配方法一致。但在調(diào)配時(shí)，要在深色油墨中加入沖淡劑順序不能改變，因?yàn)樵跊_淡劑中顯色能力較強(qiáng)，而各原色墨的著色力不同，會(huì)浪費(fèi)原色墨和色相不準(zhǔn)。專色自動(dòng)配墨系統(tǒng)由電腦“配色軟件”“分光光度計(jì)”“分析天平”“勻墨儀”“展墨儀”組成。用這個(gè)系統(tǒng)將公司使用的油墨參數(shù)編寫進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)中，應(yīng)用配色軟件對(duì)客戶提供的專色進(jìn)行分析(利用分光光度計(jì)測(cè)量其CIEL*a*b值、密度值、色差)，從中確定最佳配方(顏色最接近、用墨品種最少)，再運(yùn)用電腦操作系統(tǒng)自動(dòng)配色，可以實(shí)現(xiàn)專色自動(dòng)配墨的數(shù)據(jù)化管理。2.4配色方法根據(jù)配色技術(shù)的歷史發(fā)展,配色方法可分為：（1）經(jīng)驗(yàn)配色法在測(cè)色儀器不能夠大量使用的情況下，色彩沒有一個(gè)專色的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)配師只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或印刷色譜十種基本色進(jìn)行配色操作，配色是否成功也是僅僅依靠配色師的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷。這種靠主觀意識(shí)的得到的結(jié)論往往會(huì)給帶來(lái)很大的誤差，經(jīng)常會(huì)因?yàn)榕渖壤粶?zhǔn)確導(dǎo)致錯(cuò)誤。根據(jù)色譜來(lái)配色也是可行的，但是因?yàn)橛∷⑸V要在一定的復(fù)制條件下產(chǎn)生，如果條件變化，在根據(jù)色譜進(jìn)行配色時(shí)，就會(huì)得到錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。所以，這種依靠經(jīng)驗(yàn)積累的目測(cè)的配色技術(shù)，在正確程度、時(shí)間、成本、等都不能確保，并且技術(shù)的交流與傳播也是有一定的難度。（2）儀器配色法在科技日益進(jìn)步的今天，油墨的配色工作也有了可供使用的儀器，使配色工作在一定程度上有了準(zhǔn)確性，同時(shí)減少了改正次數(shù)提高配色速度。儀器配色主要是依靠各類儀器對(duì)配色結(jié)果進(jìn)行精密的測(cè)定，然后找出配色的規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律制出一系列的曲線圖表來(lái)作為配色的參考[21]。儀器配色包括測(cè)色、和配料、調(diào)配、刮墨、比較、評(píng)定等過程[21]。使用色彩分析儀、分光光度計(jì)、色差計(jì)等儀器，對(duì)待測(cè)專色進(jìn)行分析比較，測(cè)得其顏色參數(shù),顏色參數(shù)可用L*a*b*或X、Y、Z表示[21]。根據(jù)色彩的特征，大致確定輔助材料和各原色的成分比，再攪拌機(jī)械的幫助下把各原色墨及輔料均勻混合。評(píng)定時(shí)，要用色彩儀或色差計(jì)將原稿和調(diào)配好的專色油墨的顏色分別進(jìn)行一定量的測(cè)試，計(jì)算色差或其他,有不合適的繼續(xù)修改直到符合要求。（3）計(jì)算機(jī)配色法隨著測(cè)色儀器和計(jì)算機(jī)的發(fā)展,配色軟件也在同步發(fā)展。計(jì)算機(jī)配色比儀器配色法和經(jīng)驗(yàn)配色法,更加有效，快捷，準(zhǔn)確。目前這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外己經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用；在國(guó)內(nèi)，只有少數(shù)的大型印刷企業(yè)才有能力采用這種配色技術(shù),主要是因?yàn)橛?jì)算機(jī)配色技術(shù)資金較高[19]。3Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型3.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)3.1.1神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的起源和發(fā)展神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷經(jīng)曲折,大致可分為四個(gè)階段：產(chǎn)生時(shí)期、高潮時(shí)期、低潮時(shí)期、蓬勃發(fā)展時(shí)期。1890年,美國(guó)生物學(xué)家W.James出版了《生物學(xué)》，研究了基于神經(jīng)元模型幾個(gè)基本元件互相連接的功能，為神經(jīng)計(jì)算或神經(jīng)建模奠定了基礎(chǔ)[32]。1957年，F(xiàn).Rosenblat第一次引入了感知器(perception)概念，而且提出了構(gòu)造感知器的結(jié)構(gòu)，把神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究從純理論探討發(fā)展到工程實(shí)現(xiàn)[32]。引發(fā)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱潮。1969年Minsky出版了《PercePtion》，得出了不理想的結(jié)論。由于Minsky在學(xué)術(shù)界的地位，他的觀點(diǎn)使許多神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究者喪失了信心，因此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究走向低潮。1986年Rumelhard等人提出了并行分布處理PDP(Paralleloistributedproeessing)理論，PDP理論將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)歸結(jié)為具有三個(gè)基本特性：結(jié)構(gòu)、神經(jīng)元的輸入、輸出變化函數(shù)及學(xué)習(xí)算法，同時(shí)提出了多層網(wǎng)絡(luò)的誤差反向傳播學(xué)習(xí)算法，簡(jiǎn)稱BP算法[32]。BP算法從實(shí)踐證明了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)算能力很強(qiáng),成為了目前最常用、最普通的網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)受到國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者的關(guān)注，并且已經(jīng)成為一個(gè)極其活躍的研究領(lǐng)域，并已被成功地應(yīng)用到工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及軍事等各領(lǐng)域，并在智能控制、模式識(shí)別、信號(hào)處理、語(yǔ)音識(shí)別及機(jī)器人等方面取得了令人鼓舞的進(jìn)展[36-38]。鑒于上述特點(diǎn)，近年來(lái)有許多學(xué)者都在探索將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于金融預(yù)測(cè)領(lǐng)域，取得了一定的效果[36-38]。3.1.2Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其配色人們之所以會(huì)研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，主要是意識(shí)到人腦的工作方式和計(jì)算機(jī)有很大的差別。一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是由一個(gè)處理元構(gòu)成的分布式處理器。本身就具有存儲(chǔ)功能。一個(gè)“發(fā)展中”的神經(jīng)元是與可塑的人腦是等效的，可塑性是指神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以隨著環(huán)境而改變的情況，是人腦對(duì)信息處理單元的神經(jīng)元功能的主要功能。形式普通的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是對(duì)人腦指定任務(wù)進(jìn)行建模的機(jī)器。網(wǎng)絡(luò)一般情況下用電子或者用軟件在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行模擬。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)使用很龐大的簡(jiǎn)單計(jì)算單元間的相互連接使結(jié)果更為準(zhǔn)確，這些簡(jiǎn)單的計(jì)算單元記為“神經(jīng)元”或者“處理單元”。給出了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)定義。Elman網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的一種，主要具有動(dòng)態(tài)特性和遞歸作用。正是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)具有反饋層（聯(lián)系層）所以具有遞歸特性。Elman網(wǎng)絡(luò)有部分網(wǎng)絡(luò)和完全遞歸網(wǎng)絡(luò)二種，主要區(qū)別是否“反饋”單元的權(quán)值能修改，但網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是一樣的[31]。是帶有反饋的二層BP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其反饋連接是從隱層的輸出到其輸入端[31]。Elman網(wǎng)絡(luò)和傳統(tǒng)的二層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不同之處在于第一層有反饋連接，并且可以記憶前一次的值，并應(yīng)用到本次計(jì)算中。反饋狀態(tài)如果不同那么輸出的結(jié)果不同。Elman網(wǎng)絡(luò)是有動(dòng)態(tài)記憶功能。它的基本結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。Elman網(wǎng)絡(luò)主要由翰入層、中間層、關(guān)聯(lián)層、輸出層組成.每一個(gè)中間層的點(diǎn)都與對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)層節(jié)點(diǎn)連接。輸入層與中間層節(jié)點(diǎn)，中間層與輸出層節(jié)點(diǎn)都有可變權(quán)值連接[22]。圖3.1Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)油墨配色系統(tǒng)構(gòu)成：計(jì)算機(jī)油墨配色系統(tǒng)分為兩大部分：硬件部分和軟件部分。硬件部分主要包括分光光度儀(或分光密度儀)、印刷適性儀、計(jì)算機(jī)、電子天平(精確到小數(shù)點(diǎn)后3位)、終端顯示裝置等。（1）分光光度儀(或分光密度儀)主要用來(lái)測(cè)量印刷色樣在400-700nm的可見光波長(zhǎng)范圍內(nèi)的顏色值，給出各個(gè)波長(zhǎng)下對(duì)應(yīng)的光譜反射率數(shù)據(jù)和相應(yīng)的色度數(shù)據(jù)值，是配色系統(tǒng)顏色的輸入設(shè)備[24]；（2）計(jì)算機(jī)，主要用于運(yùn)行專色配色軟件，對(duì)配色過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)；（3）印刷適性儀，模擬實(shí)際的印刷機(jī)用于專色油墨配方的打樣，得到有效的顏色樣條；（4）電子天平，主要用于專色油墨配方稱量[24]。軟件部分是油墨計(jì)算機(jī)配色系統(tǒng)的核心部分，它主要包括三大程序:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的生成和管理；標(biāo)準(zhǔn)樣的顏色配色處方的計(jì)算；以及初始配方的迭代改善。然后運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顏色進(jìn)行配色，通過計(jì)算獲得接近目標(biāo)色色相的配方。當(dāng)樣品和所配置顏色因材料等原因的導(dǎo)致色差較大時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)修改配方，直到色差達(dá)到允許范圍內(nèi)的誤差。分光光度儀通過測(cè)量反射物體的光譜反射率和透射物體的光譜反射率來(lái)測(cè)量顏色，如果選擇不同的標(biāo)準(zhǔn)照明體和標(biāo)準(zhǔn)觀察者數(shù)據(jù)，就可以算出相應(yīng)條件下的三刺激值，分光光度儀分別測(cè)取每個(gè)色塊的LAB值以及CMYK[32]。代表為反射物體的光譜反射率；反射光通量；入射光通量。而基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在有限的時(shí)間內(nèi)以任意精度逼近任何函數(shù)這一特性，我們可以把Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到專色油墨的配色領(lǐng)域中。舉例：通過大量樣本對(duì)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，根據(jù)訓(xùn)練結(jié)果反復(fù)調(diào)整神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)權(quán)值，建立輸入變量(印刷品顏色Lab值)與輸出變量(品青油墨濃度)之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，最終得到專色系油墨的配色方案。Elman網(wǎng)絡(luò)主要由翰入層、中間層、關(guān)聯(lián)層、輸出層組成.每一個(gè)中間層的點(diǎn)都與對(duì)應(yīng)的關(guān)聯(lián)層節(jié)點(diǎn)連接。輸入層與中間層節(jié)點(diǎn)，中間層與輸出層節(jié)點(diǎn)都有可變權(quán)值連接。由于增加了層間或?qū)觾?nèi)的反饋聯(lián)結(jié)，使得其能夠表達(dá)輸入與輸出之間在時(shí)間上的延遲，因此需要用動(dòng)態(tài)方程來(lái)描述，而前饋型網(wǎng)絡(luò)僅實(shí)現(xiàn)非線性映射。正是因?yàn)檫@種反饋，使得網(wǎng)絡(luò)具有了記憶功能。Elman網(wǎng)絡(luò)即是一類有局部反饋的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)[35]。輸入值通過輸入層進(jìn)入，經(jīng)過中間的隱含層節(jié)點(diǎn)作用于輸出節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時(shí)，由輸入量和期望輸出量以及輸出量與期望輸出量共同決定。通過調(diào)整權(quán)值和閾值，誤差函沿梯度下降，最終經(jīng)過反復(fù)的學(xué)習(xí)，從而確定出與最小誤差相逼近的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，此時(shí)結(jié)束檢測(cè)[25]。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法首先初始化網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和權(quán)值，然后根據(jù)輸入樣本前向計(jì)算BP網(wǎng)絡(luò)每層神經(jīng)元的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，根據(jù)期望輸出計(jì)算反向誤差，對(duì)權(quán)值進(jìn)行修正，如果誤差小于給定值或迭代次數(shù)超過設(shè)定值結(jié)束學(xué)習(xí)。輸入層、隱含層、和輸出層的連接類似于前饋網(wǎng)絡(luò)，輸入層用于信號(hào)傳輸，輸出層進(jìn)行線性加權(quán)，承接層用于記憶隱含層單元前一時(shí)刻的輸出值，可認(rèn)為是時(shí)延算子。因此前饋連接部分可以進(jìn)行連接權(quán)修正而遞歸部分則是固定的，即不能進(jìn)行學(xué)習(xí)修正。對(duì)于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它的狀態(tài)方程為[24]：（3-1）（3-2）（3-3）其中：y——n維輸出節(jié)點(diǎn)矢量；x——n維隱層節(jié)點(diǎn)單元的狀態(tài)矢量；u——r維輸入矢量；xc——n維反饋狀態(tài)矢量；g(.)——輸出節(jié)點(diǎn)的激發(fā)函數(shù)；f(.)——隱層節(jié)點(diǎn)的激發(fā)函數(shù)；w3——隱層-輸出層的連接權(quán)系數(shù)；w2——輸入層-隱層的連接權(quán)系數(shù)；w1——關(guān)聯(lián)層-隱層的連接權(quán)系數(shù)。設(shè)第k步網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際輸出為y（k）定義誤差指目標(biāo)函數(shù)：則網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)學(xué)習(xí)算法可歸納如下[24]：計(jì)算機(jī)配色流程[32]：第一步，選取由三樣本色按照不同濃度配比混合后的顏色色塊；第二步，用分光光度儀分別測(cè)取每個(gè)色塊的LAB值以及CMYK值；第二步：在配色軟件界面中選取數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)路徑，設(shè)置配色相關(guān)參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配色訓(xùn)練；第三步：輸入目標(biāo)顏色信息（Lab值和CMYK值），通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得出配色結(jié)果(即三樣本色的濃度值)。第四步：根據(jù)配色結(jié)果進(jìn)行打樣，得到實(shí)際顏色信息（Lab值和CMYK值）；第五步：對(duì)配色結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)（如果滿意則停止；如果不滿意則繼續(xù)訓(xùn)練）；將所測(cè)得的品青專色Lab數(shù)據(jù)應(yīng)用在Matlab專色配色數(shù)學(xué)模型中。第六步：不斷增加配色數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)量，提高網(wǎng)絡(luò)預(yù)報(bào)精度。3.1.3改進(jìn)的Elman網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)其時(shí)刻記憶的功能具體如下：通過隱含層反饋到輸入層的實(shí)現(xiàn)的。通過改進(jìn)Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來(lái)可以改善關(guān)聯(lián)層輸出的利用不充分。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)概述如下：改進(jìn)方法（一）：改進(jìn)后神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖3.2，它的改進(jìn)方案主要是在輸出層和關(guān)聯(lián)層間增加了連接權(quán)值w4。由此原因，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的記憶功能才能被神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸出充分地利用起來(lái)，提升了整個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，減少了學(xué)習(xí)循環(huán)次數(shù)，加速了網(wǎng)絡(luò)誤差的學(xué)習(xí)收斂。值得一提的是，在同等的收斂誤差的情況下經(jīng)過改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用的隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)更少。改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其狀態(tài)方程表述如下：（3-2）（3-3）改進(jìn)方法（二）：經(jīng)過改進(jìn)后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。它的改進(jìn)方案是在關(guān)聯(lián)層與隱含層間添加反饋的連接權(quán)值。這是為了神經(jīng)元個(gè)數(shù)在關(guān)聯(lián)層可以少于隱含層。因此，在不損失網(wǎng)絡(luò)性能的情況下，改進(jìn)后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑸窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，從而提高學(xué)習(xí)速度。改進(jìn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其狀態(tài)方程表述如下：（3-3）（3-4）圖3.2改進(jìn)方法（二）大規(guī)模模擬并行處理、信息分布存儲(chǔ)、連續(xù)時(shí)間非線性動(dòng)力學(xué)、全局集體作用、容錯(cuò)性、自學(xué)習(xí)及實(shí)時(shí)處理是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要特征。由于庫(kù)貝爾卡-蒙克（Kubelka-Munk）理論在配色時(shí)有很多的限制條件，導(dǎo)致很多的配色過程中不能使用線性數(shù)學(xué)公式，所以不能做到精確的配色。這就是傳統(tǒng)配色方法不實(shí)用的原因。3.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)歸根究底就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)自身的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的過程。主要方法有根據(jù)外界給出的輸入輸出數(shù)據(jù)，通過計(jì)算誤差的方法不停的對(duì)自身系統(tǒng)參數(shù)調(diào)整，還有就是根據(jù)外界的具體要求直接計(jì)算自身的系統(tǒng)參數(shù)。4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的油墨專色配色4.1專色配色規(guī)律分析專色印刷過程不是傳統(tǒng)的四色油墨印刷得來(lái)的顏色，使用特定的一種油墨來(lái)印刷這種顏色。它可以是使用三原色油墨預(yù)先配好的但也不是必須指定是三原色油墨。專色油墨一般是由印刷廠提前混合好或由油墨廠生產(chǎn)的。印刷品中每一種專色都有專門的色版。采用專色油墨的專屬特性來(lái)完成四色印刷不能完成的顏色，專色油墨印刷準(zhǔn)確性高、色域?qū)?、?shí)地性強(qiáng)、不透明性好的特點(diǎn)，使顏色更加精準(zhǔn)專色油墨通常由兩種或兩種以上原色油墨按照一定的比例混合調(diào)配而成，調(diào)配所用的原色油墨[25]，可以是C、M、Y、K四種原色墨，也可以是其他特定色彩的油墨，如：白墨、綠墨、熒光墨、珠光墨等[25]。調(diào)配主要是指灰色油墨、深色油墨和淺色油墨。包裝產(chǎn)品的質(zhì)量是受專色油墨調(diào)配的顏色質(zhì)量的影響，所以專色油墨的調(diào)配是很多意義的。油墨的調(diào)配主要包括兩個(gè)方面：一方面指對(duì)油墨印刷適性的調(diào)節(jié)，包括油墨的黏度、黏著性、流動(dòng)性、干燥性等[25]。在計(jì)算機(jī)油墨配色系統(tǒng)中建立基礎(chǔ)油墨數(shù)據(jù)庫(kù)，應(yīng)用基礎(chǔ)油墨數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行專色配色，從光譜反射率曲線、色密度曲線和色墨校正3個(gè)方面對(duì)基礎(chǔ)油墨數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢測(cè)，并闡述專色配方的選取方法[25]。結(jié)果得到：專色油墨配色的準(zhǔn)確性直接受到油墨數(shù)據(jù)庫(kù)中的準(zhǔn)確程度的影響；由于專色配色的特性可知對(duì)顏色要求的準(zhǔn)確度較高，有些顏色修改1或2次就能夠達(dá)到要求了；但是因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)中油墨的數(shù)量有限導(dǎo)致計(jì)算機(jī)配色有缺陷，所以應(yīng)增加數(shù)據(jù)庫(kù)中油墨的數(shù)量；應(yīng)用油墨配色系統(tǒng)進(jìn)行配色所具有的優(yōu)點(diǎn)包括：過程簡(jiǎn)單易懂、處理方便、具有精確度，同時(shí)能夠利用色差和光譜反射曲線預(yù)先判斷，大大增強(qiáng)了配色的準(zhǔn)確性。國(guó)外的電腦配色技術(shù)相對(duì)發(fā)達(dá)，大部分是以K-M理論為基礎(chǔ)提出了桑德森修正、遞歸二次逼近及優(yōu)化算法、混合整形逼近算法等各種精確的模型和算法[27]。并且開發(fā)出大量的配色軟件，如X-riteColorPremier8400、Datacolor650、DatacolorMatch-pigment以及InkFormulationSystem。其中InkFormulationSystem最為代表，主要是利用ChandrsSekhar輻射傳輸方程，用來(lái)確保準(zhǔn)確性取得良好的效果。我國(guó)的計(jì)算機(jī)配色系統(tǒng)的研究時(shí)間短，主要采用K-M理論、蒙版方程和紐介堡方程等理論，同時(shí)也研究了一些配色軟件，目前，計(jì)算機(jī)專色配色軟件在國(guó)內(nèi)包裝印刷和油墨生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越多，如趙晨飛提出顏色光譜分析進(jìn)行計(jì)算機(jī)配色[7]，陳翠琴等基于Kubelka-Munk單常數(shù)方程進(jìn)行專色油墨三刺激匹配的計(jì)算機(jī)配色[19]，駱光林等基于雙常數(shù)的Kubelka-Munk理論，建立了一套針對(duì)塑料凹印專色油墨的配色算法等[17]，實(shí)際應(yīng)用卻不是很多。通過以上分析，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在測(cè)配色方面的應(yīng)用給我們提供了幫助。我們可以得知，專色系油墨的配色問題就是求解印刷品的顏色與配色工藝中油墨濃度的問題。而基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以在有限的時(shí)間內(nèi)以任意精度逼近任何函數(shù)這一特性，我們可以把Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)引入到了專色油墨的配色領(lǐng)域中。電腦配色系統(tǒng)是具有測(cè)色儀、計(jì)算機(jī)和配色軟件體系的設(shè)備。計(jì)算機(jī)配色的作用：將配色所用油墨的顏色數(shù)據(jù)先儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)里,利用計(jì)算機(jī)算出用這些油墨配得樣品顏色的混合比例[21],能夠提前預(yù)定出配方。4.1.1計(jì)算機(jī)配色的好處（1）提高配色速度，節(jié)約成本，大大提高效率避免浪費(fèi)時(shí)間；（2）出現(xiàn)問題時(shí)改正方法能很快算出；（3）對(duì)于以前配色過的油墨可以做一個(gè)詳細(xì)的記錄，用到時(shí)就能直接利用數(shù)據(jù)；（4）簡(jiǎn)單易懂，方便運(yùn)作。（5）修正顏色和色差的方法計(jì)算機(jī)可以就可以顯示，配色數(shù)據(jù)也可以儲(chǔ)存于電腦中。（6）可以連接其他功能系統(tǒng)?？梢栽谟∷⑵飞习惭b印品質(zhì)量監(jiān)視系統(tǒng),出現(xiàn)異常時(shí)就可以立即停止運(yùn)作，避免了不必要的浪費(fèi)。4.1.2傳統(tǒng)專色油墨配色方法傳統(tǒng)專色油墨配色方法主要是靠配色人員的感覺和人為經(jīng)驗(yàn)，通過肉眼來(lái)觀察、分析比對(duì)的方法來(lái)配色，這種方法只適用于對(duì)色彩要求不高的印刷廠。但這種方法在實(shí)際應(yīng)用過程中，即便方法沒錯(cuò)，印品與原稿依然存在很大的差距，殘次品數(shù)量過高，是不能用于生產(chǎn)的。除此之外，傳統(tǒng)配色方法對(duì)紙張也有很高的要求。紙張的材質(zhì)也會(huì)影響最終的顯色，在比對(duì)原稿和樣品的顏色時(shí)，要確保紙質(zhì)一樣。4.1.3計(jì)算機(jī)專色油墨配色方法對(duì)色彩有較高要求的印刷廠一般就要采用計(jì)算機(jī)專色油墨印刷的方式。首先分光光度計(jì)來(lái)對(duì)產(chǎn)品測(cè)色，再用配色軟件處理，用數(shù)據(jù)的形式具體介紹顏色的各種信息。然后運(yùn)用數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)顏色進(jìn)行配色，通過計(jì)算獲得接近目標(biāo)色色相的配方。當(dāng)樣品和所配置顏色因材料等原因的導(dǎo)致色差較大時(shí)，該系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)修改配方，直到色差達(dá)到允許范圍內(nèi)的誤差。為使專色色彩更準(zhǔn)確、提高效率，就要對(duì)計(jì)算機(jī)的配色技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，應(yīng)該注意的是：（1）樣品基色選擇不能有誤差，否則會(huì)導(dǎo)致配色效果出現(xiàn)錯(cuò)誤。所以，基色標(biāo)準(zhǔn)的建立要在排除外界干擾的情況下做到嚴(yán)密、精確。(2)確保油墨穩(wěn)定轉(zhuǎn)移。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)：用打墨機(jī)打出的色樣，墨層的厚度和均勻程度都不能達(dá)到較高要求的大型包裝廠，這是由于油墨過稠、流動(dòng)性差，造成油墨轉(zhuǎn)移性降低，色差較大，進(jìn)而影響基色采樣的準(zhǔn)確性[26]。4.2常用的計(jì)算機(jī)配色方法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以用于色彩管理,有以下3個(gè)原因：（1）在樣本不出現(xiàn)誤差的情況得到的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是可以儲(chǔ)存有關(guān)數(shù)據(jù)(權(quán)值和偏移量)和結(jié)構(gòu)(網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成信息)[35]，也就是可以從給出的樣本正確信息來(lái)建立網(wǎng)絡(luò)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這個(gè)特點(diǎn)可以用于建立非線性模型進(jìn)行匹配色彩。（2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的容錯(cuò)和自學(xué)習(xí)與自適應(yīng)能力，也可以使借助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立設(shè)備特征化模型、在標(biāo)定設(shè)備以及色域匹配時(shí)不會(huì)因?yàn)閭€(gè)別色樣的偏差影響了總體的色彩管理效果[33]。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的非線性特性,而色彩管理過程中的3個(gè)步驟，如設(shè)備色彩特征化模型的建立、設(shè)備的標(biāo)定以及設(shè)備之間色域匹配方法的都是非線性的[35]，所以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以貫穿于色彩管理過程中的每一步當(dāng)中去。計(jì)算機(jī)配色雖然發(fā)展久遠(yuǎn)但原理基本不變。配色方法基本包括老處方的檢索、反射光譜配色和三刺激值配色三種方法，只有后倆種情況適用于數(shù)值的算法。（1）反射光譜配色法反射光譜配色法就是所配樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品的反射率曲線間的差距最小，即∑[△R2(λ)]→0來(lái)進(jìn)行的色彩配色，這是最好的配色方法，沒有光源、操作人員的限制。這種方法雖然準(zhǔn)確率很高但對(duì)油墨的配方有要求，指定混合的顏料與指定色調(diào)的顏色配方必須相同才能達(dá)到理想狀態(tài)。采用目標(biāo)色的光譜反射率曲線作為標(biāo)準(zhǔn)，在可見光波長(zhǎng)上從400nm到700nm每間隔10nm，計(jì)算匹配色與目標(biāo)色光譜反射率的均方差值[46]，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的均方差最小原理來(lái)確定與目標(biāo)色最貼近的顏色。計(jì)算公式見式如下：（4-5）其中分別為匹配色與目標(biāo)色在第i波段處的反射率，N=31。運(yùn)用配方的反射率曲線與標(biāo)樣的反射率曲線差距最小的方法，使色差達(dá)到很小，滿足配色的目的。這種配色方法的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)光源、觀察者沒有限制。（2）三刺激值配色法三刺激值配色又被叫做條件配色，其配色原理是只要三刺激值相等的兩個(gè)顏色給人的顏色感覺就相同[29]。這種配色方式達(dá)到等色的前提是影響三刺激值的照明體、觀察者和測(cè)色儀器都相同，否則會(huì)引起色差[29]。就是使匹配色和標(biāo)樣之間的三刺激值相差最小的方法。優(yōu)點(diǎn):在固定光源的照射下色差為0；缺點(diǎn):與光源直接關(guān)聯(lián),當(dāng)處于另一種光源照明下就會(huì)有較大的色差。但是該配色方法依然是最實(shí)用，最廣泛的配色方法。通常情況下，三刺激值配色法只用三個(gè)方程來(lái)匹配標(biāo)準(zhǔn)色的三刺激值，三刺激值配色可以簡(jiǎn)化為下式：（4-6）式中表示目標(biāo)色的三刺激值；表示匹配色的三刺激值。（3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)配色法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和非線性映射能力，這種方法有廣闊的應(yīng)用前景[29]，不需要重復(fù)建立數(shù)據(jù)庫(kù)減少了大量的數(shù)學(xué)運(yùn)算。4.2.1計(jì)算機(jī)配色軟件的基本組成如下圖所示圖4.1計(jì)算機(jī)配色軟件的基本組成各部分基本功能介紹如下：（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立和管理配色軟件中主要部分就是油墨的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，包括各種基礎(chǔ)油墨的吸收和散射性能；理論濃度和有效濃度的關(guān)系；承印材料的吸收和散射性能；數(shù)據(jù)庫(kù)是所有配色系統(tǒng)的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)庫(kù)中的誤差要盡量避免，否則配方時(shí)要參照數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤信息。建立數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，例如使用印刷適性儀制作各種顏色的油墨樣品,必須要重復(fù)幾次才能制作樣本小條，能夠確保數(shù)據(jù)庫(kù)的穩(wěn)定。用分光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試，把光譜反射率記錄，將這些測(cè)量結(jié)果儲(chǔ)存起來(lái)根據(jù)色料混合理論及各種算法編制配方濃度求解的程序，用戶依據(jù)對(duì)油墨標(biāo)樣的分光測(cè)試結(jié)果，選擇基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的油墨，當(dāng)進(jìn)行色料組合配方計(jì)算時(shí)，色差較大的配方會(huì)自動(dòng)刪除，一般與標(biāo)樣色差小于4的就可以供給選擇。（2）配方校正在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行配色計(jì)算以后值得配方，再結(jié)合色差大小和資金成本等因素考慮，從方案中選出最合適的方案,然后在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行樣品打樣，然后再與標(biāo)準(zhǔn)色樣進(jìn)行比對(duì),若色差不能達(dá)到要求在進(jìn)行校正配方。4.2.2計(jì)算機(jī)配色的理論基礎(chǔ)Kubelka-Munk理論與紐介堡方程為了解決專色配色的問題，人們提出了許多方程式和理論，其中最有影響力的是紐介堡方程(又稱聶格伯爾方程)和Kubelka-Munk理論[39-41]。（1）單常數(shù)Kubelka一Munk理論大部分的配色軟件是利用Kubelka一Munk理論作為光學(xué)理論基礎(chǔ)。其簡(jiǎn)化形式為：（4-1）式中K代表了油墨膜層的吸收系數(shù)，S代表散射系數(shù)與膜層的光譜反射率p之間的函數(shù)關(guān)系。根據(jù)Kubelka-Munk理論，其吸收和散射系數(shù)適用加和性原理，可得Kubelka-Munk單常數(shù)方程：（4-2）其中代表組成油墨膜層的n種基礎(chǔ)油墨的濃度。此式中把K/S看作一個(gè)參數(shù)，這種簡(jiǎn)化的結(jié)果是對(duì)于每個(gè)波長(zhǎng)只需對(duì)應(yīng)一個(gè)參數(shù)(K/S)來(lái)表征一種色墨，因此，只要知道被匹配的專色油墨標(biāo)樣及基礎(chǔ)油墨的光譜反射率曲線由式(4-1)及(4-2)，就可得到初始配方。（2）雙常數(shù)Kubelka-Munk理論根據(jù)K一M理論(Kubelka-Munk理論，也叫庫(kù)貝卡一芒克理論),涂層的分光反射率R是色料分光散射系數(shù)s和分光吸收系數(shù)K的函數(shù)：（4-3）式中符號(hào)coth表示雙曲余切函數(shù)。R為半透明薄膜的反射率；K為吸收系數(shù)；S為散射系數(shù)；X為薄膜厚度；為背景反射比。所有參數(shù)除X外，都是光譜波長(zhǎng)人的函數(shù)，計(jì)算中選取可見光譜400-700nm，波長(zhǎng)間隔為10nm。（3）紐介堡方程紐介堡方程描述了混合色三刺激值與各色油墨網(wǎng)點(diǎn)百分比之間的關(guān)系，以黃，品紅，青三色印刷為例，設(shè)黃、品紅、青版上的網(wǎng)點(diǎn)面積率分別為c，m，y，印刷到白紙上，形成白、黃、品紅、青以及疊印色紅、綠、藍(lán)和黑8種顏色，它們的三刺激值分別用(X0，Y0，Z0)，(X1，Y1，Z1)，……，(X7，Y7，Z7)表示，8種顏色在圖像中的面積占有率分為a0,a1,……,a7,根據(jù)顏色相加定律有：上式即為紐介堡方程。其中：X、Y、Z為標(biāo)樣色墨的三刺激值，X0、Y0、Z0；X2、Y2、Z2；……；X7、Y7、Z7分別表示白、黃、品紅、青以及疊印色紅、綠、藍(lán)和黑8種顏色的實(shí)地塊三刺激值，而a0、a2、……a7分別表示這8個(gè)色的網(wǎng)點(diǎn)百分比。由此可推出，紐介堡方程是根據(jù)各色油墨(白、黃、品紅、青、紅、綠、藍(lán)和黑)的網(wǎng)點(diǎn)百分比，來(lái)計(jì)算混合色的三刺激值X、Y、Z。相反的，若已知專色的三刺激值，可以通過紐介堡方程計(jì)算參與配色的各色油墨的網(wǎng)點(diǎn)面積率，并把網(wǎng)點(diǎn)面積率的比例作為調(diào)配專色油墨的配方。4.2.3配色流程當(dāng)兩個(gè)顏色光譜反射率近似時(shí)，那么這兩個(gè)顏色在a*b*色域圖中的位置就很接近，就可以認(rèn)為這兩個(gè)顏色在同一個(gè)色區(qū)，從而可以選擇相同的紐介堡方程修正參數(shù)。因此，對(duì)于給定的樣品色，首先根據(jù)均方差原理，從數(shù)據(jù)庫(kù)查找到與色樣的光譜最接近的顏色，確定合適指數(shù)，然后依據(jù)三刺激值配色原理建立對(duì)應(yīng)的配色函數(shù)。圖4.2算法流程圖4.2.4基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的配色算法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的計(jì)算機(jī)配色系統(tǒng)的主要部分是使用BP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)標(biāo)樣顏色信息和配方組成的非線性映射[31]。BP網(wǎng)絡(luò)的良好是保證計(jì)算機(jī)準(zhǔn)確配色的關(guān)鍵。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要包括輸入輸出節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù)、隱節(jié)點(diǎn)數(shù)、隱層數(shù)和隱節(jié)點(diǎn)的函數(shù)特性等。輸入輸出節(jié)點(diǎn)的數(shù)目根據(jù)實(shí)際需要的輸入顏色信息的維數(shù)和輸出配方的染料數(shù)目確定[31]。試驗(yàn)中采用RGB顏色空間作為樣本輸入空間,三拼色配方作為網(wǎng)絡(luò)輸出空間。關(guān)于隱層方面的研究，在1989年RobertHecht-Nielson證實(shí)了任意一個(gè)閉區(qū)間的連續(xù)性函數(shù)都可以用一個(gè)BP網(wǎng)絡(luò)無(wú)限接近,一個(gè)3層的BP網(wǎng)絡(luò)可以完成任意的N維到M維的映射[29]。關(guān)鍵在于隱節(jié)點(diǎn)數(shù)目和隱層函數(shù)的選擇。采用了最常用的活性染料進(jìn)行小樣染色,繼而對(duì)染色的小樣進(jìn)行顏色信息的分析與提取,獲得了小樣的RGB數(shù)值,然后用這些實(shí)際染色數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練[31]。（1）采用Kohonen自組織映射網(wǎng)絡(luò)對(duì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚類分析,使用全部樣本的數(shù)字色彩信息,進(jìn)行深、中、淺三種染料的動(dòng)態(tài)聚類;（2）關(guān)聯(lián)聚類結(jié)果和用以配色分類BP網(wǎng)絡(luò);（3）使用BP網(wǎng)絡(luò)的改進(jìn)算法重新進(jìn)行構(gòu)建配色模型?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)配色算法的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如下圖：圖4.3計(jì)算機(jī)配色算法拓?fù)鋱D5神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專色配色的應(yīng)用與發(fā)展5.1基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的臨床瓷粉配色方法使用瓷修復(fù)體再現(xiàn)天然牙顏色是口腔臨床修復(fù)技術(shù)的難點(diǎn)之一[33]，當(dāng)前臨床上天然牙的比色基本通過兩種方式進(jìn)行：一種是被廣泛使用的比色板比色法依靠人的肉眼和主觀判斷；另一種是儀器比色法用專用測(cè)色儀器測(cè)得的天然牙色彩數(shù)值并給出近似瓷粉色。但是，以上兩種比色方法都存在很多不足。按照目前傳統(tǒng)的比色方法!患者對(duì)金瓷冠顏色滿意率不足49%，全瓷冠也不到60%。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(back-propagationnetwork，BP)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。通過非線性變換算法從輸入層經(jīng)由隱含層單元按順序處理，同時(shí)也要傳向輸出層，每層神經(jīng)元狀態(tài)都會(huì)影響它的下一層神經(jīng)元，若輸出層得到的輸出與預(yù)期的不同，則要進(jìn)行反向傳播，通過修改各神經(jīng)元權(quán)值，使誤差信號(hào)能夠達(dá)到最小。最終能夠完成輸出和輸入之間的高度的非線性映射。因此，瓷修復(fù)體的計(jì)算機(jī)配色系統(tǒng)可以采用適合于非線性問題的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)。已有文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行顏色的匹配是有效可行的。Boldrin的研究認(rèn)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠很大程度上模擬人眼對(duì)顏色經(jīng)行識(shí)別和認(rèn)知。5.2神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在織物染色配色中的應(yīng)用傳統(tǒng)的織物染色配色方法[34]一般是要靠人工手動(dòng)，效率一般很低而且準(zhǔn)確度不高。人工配色過程是由有經(jīng)驗(yàn)的配色操作者根據(jù)客戶布料小樣獲取顏色,打個(gè)例子。最后將樣品結(jié)果與客戶的小樣進(jìn)行比對(duì),參照這個(gè)結(jié)果重新打樣,重復(fù)打樣的過程是要不斷修改和重復(fù)，基本不能一次成型,直到與客戶小樣的顏色大致相同為止。計(jì)算機(jī)配色技術(shù)的研究,主要是用三種不同染料配制顏色,配制的顏色與染料濃度是一個(gè)非線性的問題。BP(Back-Propagation)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)今研究人員最多、使用范圍最廣的一種多層前饋人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)已證明3層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在隱節(jié)點(diǎn)數(shù)量足夠的情況下能夠模擬任意復(fù)雜的非線性映射的能力。結(jié)論若采用專色配色系統(tǒng),將具有色差小、速度快、光譜特性更加接近、受人為因素影響小、墨量計(jì)算精確的特點(diǎn)。且適用于膠印、凹印、柔印、孔印等多種印刷方式，充分利用剩余油墨等優(yōu)點(diǎn)。在調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以將一個(gè)庫(kù)容增大，方便調(diào)用相同或類似生產(chǎn)廠家的油墨與紙張資料。可以利用分光光度儀可以建立顏色信息建立配色數(shù)據(jù)庫(kù)，配色軟件界面中選取數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)路徑，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練得出配色結(jié)果得到實(shí)際顏色信息（Lab值和CMYK），更加精確高效率的完成任務(wù)就現(xiàn)階段而言,該油墨配色系統(tǒng)著重關(guān)注實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用，輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)和人工的經(jīng)驗(yàn)互相結(jié)合，從而在企業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。使用該油墨配色系統(tǒng)一般都需要修正，難于一次成功，但與人工經(jīng)驗(yàn)結(jié)合，仍可以起到相應(yīng)的借鑒與參考作用。在調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，可以將一個(gè)庫(kù)容增大，方便調(diào)用相同或類似生產(chǎn)廠家的油墨與紙張資料。要使油墨配色系統(tǒng)做到精確、全智能化、快速要考慮到著色材料的組成與性能，呈色材料的組成與性能，環(huán)境因素，生產(chǎn)因素等，這是一個(gè)非常復(fù)雜的工程，也是本課題將來(lái)會(huì)繼續(xù)從事和研究的方向。就現(xiàn)階段而言，該油墨配色系統(tǒng)著重關(guān)注實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)，輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)和人工的經(jīng)驗(yàn)互相結(jié)合，從而在企業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)[1]王新城.印刷計(jì)算機(jī)配色調(diào)墨技術(shù)[J].印刷人，2003,5(11):16-17.[2]白鳳翔,曾華尚,徐鴻飛等.配色理論與應(yīng)用述評(píng)[N].蒙自師專學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，1994,11(6):17.[3]陳東輝,李戎,車江寧.計(jì)算機(jī)測(cè)配色[J].世界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